(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
振れを検出する振れ検出手段と、
所定の制御サンプリング前の前記振れ検出手段の出力を保持する遅延素子を有し、前記振れ検出手段の出力に対して所定周波数を通過させるフィルタと、前記フィルタからの出力に基づいて振れ補正量を演算し、該振れ補正量を用いて補正手段を駆動することで像振れを補正させる像振れ制御手段と、
前記フィルタの制御サンプリング毎における演算結果として保持されている中間値が所定値に収束するようにフィードバック制御を行い、前記振れ検出手段の出力に加算するオフセット量を変更するオフセット量変更手段とを有することを特徴とする像振れ補正装置。
【請求項２】
前記中間値の所定値は、零であることを特徴とする請求項１に記載の像振れ補正装置。
【請求項３】
前記中間値を保持する前記フィルタは、フィードフォワード部とフィードバック部から構成され、前記フィードバック部の演算結果を中間値とすることを特徴とする請求項１または２に記載の像振れ補正装置。
【請求項４】
前記フィルタの中間値の変更は、前記オフセット量の変更と同一制御サンプリング内で行われることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項５】
露光時には、前記オフセット量の変更を停止させることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項６】
前記フィルタのカットオフ周波数に合わせて、前記オフセット量を変更する際の前記中間値の変更量を調整することを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項７】
前記フィルタの中間値の大きさ、または当該装置の状態によって、前記オフセット量の変更量を決定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項８】
前記フィルタの中間値の大きさ、または当該撮像装置の状態によって、前記オフセット量の変更量に対応する更新周期を決定することを特徴とする請求項１ないし６のいずれかに記載の像振れ補正装置。
【請求項９】
請求項１ないし８のいずれかに記載の像振れ補正装置を備えた光学機器。
【請求項１０】
請求項１ないし８のいずれかに記載の像振れ補正装置を備えた撮像装置。
【請求項１１】
振れを検出する振れ検出工程と、
所定の制御サンプリング前の前記振れ検出工程からの出力を保持する遅延工程を有し、前記振れ検出工程からの出力に対して所定周波数を通過させるフィルタ工程と、
前記フィルタ工程からの出力に基づいて振れ補正量を演算し、該振れ補正量を用いて補正手段を駆動することで像振れを補正させる像振れ制御工程と、前記フィルタ工程の制御サンプリング毎における演算結果として保持されている中間値が所定値に収束するようにフィードバック制御を行い、前記振れ検出ステップからの出力に加算するオフセット量を変更するオフセット量変更工程とを有することを特徴とする像振れ補正装置の制御方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、像振れ補正機能を有する光学機器や撮像装置に搭載される像振れ補正装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
スチルカメラ、ビデオカメラに代表される撮像装置において、その装置に外部から与えられた手振れ等の振れを補正する方式として、光学式像振れ補正方式と撮像素子式像振れ補正方式等がある。
【０００３】
これらの方式は、振れの度合いを検出する振れ検出センサからの信号に対して、Ａ／Ｄ変換部を通してデジタル信号処理を行い、振れ補正量を算出してＤ／Ａ変換し、その後に像振れ補正用の補正手段、詳しくはシフトレンズもしくは撮像素子を駆動している。
【０００４】
ここで、振れの度合いの検出には角速度センサがよく使用されており、この角速度センサは圧電素子等の振動材を一定周波数で振動させ、回転運動成分により発生するコリオリ力による力を電圧に変換して角速度信号を得ている。
【０００５】
また、Ａ／Ｄ変換、デジタル信号処理、およびＤ／Ａ変換を行う装置としては、マイクロコンピュータが使用されており、複数の所定周波数を遮断するフィルタと積分フィルタで構成されている。これらフィルタとしては非再帰型デジタルフィルタと再帰型デジタルフィルタがある。
【０００６】
図９（ａ）は、非再帰型１次デジタルフィルタの全体ブロック図である。非再帰型デジタルフィルタは、再帰型デジタルフィルタに比べると、フィードフォワード部のみから構成されていると言える。今回サンプリングにおける入力値をＸ［ｎ］としたとき、前回サンプリングにおける入力値はＸ［ｎ−１］となり、この値が非再帰型デジタルフィルタにおける中間値である。つまり、非再帰型デジタルフィルタにおいては遅延素子Ｚ−１通過後の値が中間値に相当する。
【０００７】
図９（ｂ）は、フィードフォワード部のゲインを定数ａ，ｂと設定したときの演算式を表している。所望の特性を持つフィルタとして構成するためには、上記定数ａ，ｂの値および符号を適切に設定する。この定数の設定により、デジタルハイパスフィルタやデジタルローパスフィルタとすることができる。また、２次以降の高次デジタルフィルタは、遅延素子Ｚ−１を増やすことにより実現されるが、次数に応じて中間値の数は増えることになる。
【０００８】
図９（ｃ）は、再帰型１次デジタルフィルタの全体ブロック図である。再帰型デジタルフィルタはフィードフォワード部とフィードバック部から構成されている。再帰型デジタルフィルタにおいて中間値とはフィードバック部の算出結果であり、ここでは図に示すＺ［ｎ］が今回サンプリングにおける中間値である。Ｚ−１は遅延素子であり、遅延素子通過後の値は前回サンプリングを表す。デジタルフィルタの次数は、この遅延素子によって定まる。
【０００９】
図９（ｄ）は、再帰型デジタルフィルタのフィードバック部を抽出した図である。サンプリング周期をｎで表したとき、今回サンプリングにおける入力値Ｘ［ｎ］と前回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ−１］から今回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ］を算出する。
【００１０】
図９（ｅ）は、再帰型デジタルフィルタのフィードフォワード部を抽出した図である。
サンプリング周期をｎで表したとき、今回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ］と前回サンプリングにおける中間値Ｚ［ｎ−１］から今回サンプリングにおける出力値Ｙ［ｎ］を算出する。
【００１１】
図９（ｆ）は、フィードフォワード部、フィードバック部それぞれのゲイン部を定数ａ，ｂ，ｃと設定したときの演算式を表している。また、２次以降の高次デジタルフィルタは、遅延素子Ｚ−１を増やすことにより実現されるが、次数に応じて中間値の数は増えることになる。
【００１２】
光学式像振れ補正方式は、振れ補正量を用いて算出される駆動目標位置へ補正手段であるシフトレンズを光軸に直交する平面内で移動させることにより、撮像素子上の像振れを補正する（撮像素子上に結像された画像から画像振れを取り除く）方式である。また、撮像素子式像振れ補正方式は、振れ補正量を用いて算出される駆動目標位置へ補正手段である撮像素子を光軸に直交する平面内で移動させることにより、該撮像素子上の像振れを補正する方式である。何れの方式であっても後述の本発明を適用できるため、以下、光学式像振れ補正方式の構成を例として説明を行う。
【００１３】
上記方式の像振れ補正機能を有する撮像装置では、振れ補正量分の移動をシフトレンズ駆動部へ指令して、制御対象であるシフトレンズが駆動目標位置に達したとき、該シフトレンズの実位置を取得する。そして、これら駆動目標位置と実位置の偏差を零（ゼロ）にするようなフィードバック制御を行っている。このようなフィードバック制御を行う技術の一例として特許文献１では、シフトレンズの駆動量が大きい場合は、露光前に、駆動範囲内における所定の位置までシフトレンズを戻す技術が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１４】
【特許文献１】特開平７−１９９２６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
オフセットを除去する技術としては以下の構成が考えられる。すなわち、センサからの信号と基準電圧とを差動増幅する手段、増幅後の信号からオフセット成分を算出する手段、および、基準電圧を変更する手段を構成する。そして、マイコン処理によってオフセット成分を算出し、これに応じて増幅器の基準電圧を変更することにより、増幅後の信号からオフセット成分を除去する。これを振れ補正技術に適用すれば、角速度センサから出力された信号の増幅後の振れ量からオフセット成分を算出し、該オフセット量に応じて増幅器の基準電圧を変更することで、増幅後の振れ信号のオフセット成分を除去するというものになる。
【００１６】
しかしながら、この方式では、基準電圧を変更するためのＤ／Ａ変換部などハードウェア機構が新たに必要となる。さらに、この方式では、増幅器の基準電圧変更直後に増幅後の振れ信号がステップ状に変動し、実際には振れを検出していないにもかかわらず、振れがあったかのように誤検出してしまう。このように誤検出した振れ信号を用いてシフトレンズを駆動した場合、撮影した画像が不自然に動いて見える、露光タイミングによっては基準電圧変更処理のためにむしろ振れた画像を撮影する、といった問題が生じる。
【００１７】
（発明の目的）
本発明の目的は、ハードウェア構成無しに、振れ補正量演算に用いる振れ信号のオフセット成分を容易に除去することのできる像振れ補正装置およびそれを備える光学機器、撮像装置を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的を達成するために、本発明は、振れを検出する振れ検出手段と、所定の制御サンプリング前の前記振れ検出手段の出力を保持する遅延素子を有し、前記振れ検出手段の出力に対して所定周波数を通過させるフィルタと、前記フィルタからの出力に基づいて振れ補正量を演算し、該振れ補正量を用いて補正手段を駆動することで像振れを補正させる像振れ制御手段と、前記フィルタの制御サンプリング毎における演算結果として保持されている中間値が所定値に収束するようにフィードバック制御を行い、前記振れ検出手段の出力に加算するオフセット量を変更するオフセット量変更手段とを有することを特徴とする像振れ補正装置とするものである。
【発明の効果】
【００１９】
本発明によれば、ハードウェア構成無しに、振れ補正量演算に用いる振れ信号のオフセット成分を容易に除去することができる撮像装置を提供できるものである。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の各実施例に係わる撮像装置を示す構成図である。
【図２】図１のシフトレンズ駆動制御部を含む像振れ補正処理系を示すブロック図で    ある。
【図３】本発明の実施例１に係わる防振制御部の詳細を示すブロック図である。
【図４】本発明の実施例１に係わるデジタルオフセット補償を含む動作を示すフロー    チャートである。
【図５】本発明の実施例１に係わるデジタルオフセット処理動作を示すフローチャー    トである
【図６】本発明の実施例２に係わる防振制御部の詳細を示すブロック図である。
【図７】本発明の実施例２に係わるデジタルオフセット補償を含む動作を示すフロー    チャートである。
【図８】本発明の実施例３に係わる中間値とデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔ、更新周期Ｔの関係を表す図である。
【図９】１次デジタルフィルタを示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
本発明を実施するための形態は、以下の実施例１ないし３に示す通りである。
【実施例１】
【００２２】
図１は本発明の実施例１に係る像振れ補正機能を有する撮像装置を示す構成図である。
図１において、１０１はズームユニットであり、変倍を行うズームレンズを含む。１０２はズーム駆動制御部であり、ズームユニット１０１の駆動を制御する。１０３は光軸１００に対して直交する平面内での位置を変更することが可能な像振れ補正用の補正手段の一例であるシフトレンズである。１０４はシフトレンズ駆動制御部であり、シフトレンズ１０３の駆動を制御する。省電力時には、後述の制御部１１９によりシフトレンズ駆動制御部１０４への電源供給が停止される。
【００２３】
１０５は絞り・シャッタユニットである。１０６は絞り・シャッタ駆動制御部であり、絞り・シャッタユニット１０５の駆動を制御する。１０７はフォーカスユニットであり、ピント調節を行うレンズを含む。１０８はフォーカス駆動制御部であり、フォーカスユニット１０７の駆動を制御する。１０９はＣＣＤ等の撮像素子が用いられる撮像部であり、各レンズ群を通ってきた光像を電気信号に変換する。１１０は撮像信号処理部であり、撮像部１０９から出力された電気信号を映像信号に変換処理する。１１１は映像信号処理部であり、撮像信号処理部１１０から出力された映像信号を用途に応じて加工する。１１２は表示部であり、映像信号処理部１１１から出力された映像信号に基づいて、必要に応じて画像表示を行う。１１３は表示制御部であり、撮像部１０９および表示部１１２の動作や表示を制御する。
【００２４】
１１４は角速度センサ等の振れ検出部であり、撮像装置に与えられた振れの度合いを検出する。１１５は電源部であり、システム全体に用途に応じて電源を供給する。１１６は外部入出力端子部であり、外部との間で通信信号及び映像信号を入出力する。１１７はシステムを操作するための操作部である。１１８は記憶部であり、映像情報など様々なデータを記憶する。１１９はシステム全体を制御する制御部である。
【００２５】
次に、上記の構成を持つ撮像装置の動作について説明する。
【００２６】
操作部１１７は、押し込み量に応じて第１スイッチ（ＳＷ１）および第２スイッチ（ＳＷ２）が順にオンするように構成されたシャッタレリーズボタンを有している。シャッタレリーズボタンが約半分押し込まれたときに第１スイッチがオンし、シャッタレリーズボタンが最後まで押し込まれたときに第２スイッチがオンする構造となっている。そして、第１スイッチがオンされると、制御部１１９は、フォーカス駆動制御部１０８を介してフォーカスユニット１０７を駆動してピント調節を行わせる。同時に、絞り・シャッタ駆動制御部１０６を介して絞り・シャッタユニット１０５を駆動して適正な露光量に設定させる。さらに第２スイッチがオンされると、制御部１１９は、撮像部１０９に露光された光像から得られた画像データを記憶部１１８に記憶させる。
【００２７】
このとき、操作部１１７より像振れ補正機能を有効にする指示があれば、制御部１１９は、シフトレンズ駆動制御部１０４に像振れ補正動作を指示する。すると、指示を受けたシフトレンズ駆動制御部１０４が、像振れ補正機能無効の指示がなされるまでシフトレンズ１０３を駆動、つまり光軸１００と直交する平面内で振れをキャンセルする方向にシフトレンズ１０３を移動させ、像振れ補正の動作を行う。
【００２８】
上記操作部１１７が一定時間操作されなかった場合、制御部１１９は、省電力のために表示部１１２やシフトレンズ駆動制御部１０４への電源を遮断する。
【００２９】
また、この撮像装置では、静止画撮影モードと動画撮影モードとのうちの一方を操作部１１７より選択可能であり、それぞれのモードにおいて各駆動制御部の動作条件を変更することができる。
【００３０】
また、操作部１１７により変倍の指示があると、制御部１１９は、ズーム駆動制御部１０２を介してズームユニット１０１を駆動して、指示されたズーム位置にズームユニット１０１を移動させる。それとともに、撮像部１０９から送られた各信号処理部１１０，１１１にて処理された画像情報に基づいて、フォーカス駆動制御部１０８を介してフォーカスユニット１０７を駆動してピント調節を行わせる。
【００３１】
図２は、シフトレンズ駆動制御部１０４の内部構成およびその前段の回路構成を示すブロック図である。
【００３２】
まず、シフトレンズ駆動制御部１０４の前段側の構成について説明する。１１４ａは通常姿勢の撮像装置の垂直方向（ピッチ方向）の振れを検出する縦方向振れ検出部、１１４ｂは通常姿勢の撮像装置の水平方向（ヨー方向）の振れを検出する横方向振れ検出部である。４０１ａ，４０１ｂはそれぞれ制御部１１９に含まれる防振制御部であり、ピッチ方向およびヨー方向の振れ補正量を算出してシフトレンズ１０３の駆動目標位置を決定し、シフトレンズ駆動制御部１０４に出力する。
【００３３】
次に、シフトレンズ駆動制御部１０４内の構成について説明する。３０１ａ，３０１ｂはピッチ方向およびヨー方向のフィードバック制御部としてのＰＩＤ部であり、上記の駆動目標位置とシフトレンズ１０３の現在の位置を示す後述の実位置信号との偏差から制御量を求め、位置指令信号を出力する。３０２ａ，３０２ｂはピッチ方向およびヨー方向のドライブ部であり、ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂから送られて来た位置指令信号に基づき、シフトレンズ１０３を駆動する。３０３ａ、３０３ｂはピッチ方向およびヨー方向の位置検出部であり、シフトレンズ１０３のそれぞれの方向の現在の位置を検出して実位置信号をＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂに出力する。
【００３４】
次に、シフトレンズ駆動制御部１０４によるシフトレンズ１０３の位置制御について説明する。
【００３５】
シフトレンズ１０３の位置制御では、振れ検出部１１４ａ，振れ検出部１１４ｂからの撮像装置の振れを示す信号に基づいて、ピッチ方向およびヨー方向にシフトレンズ１０３を駆動する。シフトレンズ１０３には磁石が付けられており、この磁石の磁場を位置検出部３０３ａ，３０３ｂが検出し、該シフトレンズ１０３の実位置信号をＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂに出力する。ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂは、入力される実位置信号が、防振制御部４０１ａ，４０１ｂから送られて来る駆動目標位置にそれぞれ収束するようなフィードバック制御を行う。このとき、ＰＩＤ部３０１ａ，３０１ｂでは、比例（Ｐ）制御、積分（Ｉ）制御、及び微分（Ｄ）制御を選択的に組み合わせたＰＩＤ制御が行われる。
【００３６】
以上により、撮像装置に手振れなどの振れが発生しても、像振れを適正に補正することができる。
【００３７】
図３は、図２に示す防振制御部４０１（４０１ａ，４０１ｂ）の回路構成を示すブロック図である。
【００３８】
図３において、１１４は角速度センサ等の振れ検出部であり、本実施例１では角速度センサとする。４０２は振れ検出部１１４からの振れ信号（振れ出力）を増幅する増幅器、４０３は増幅された振れ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。４０１は防振制御部であり、主にマイコン内での演算によって行われる。４０４はＤＣ成分をカットするカットオフ周波数変更可能なデジタルハイパスフィルタ（デジタルＨＰＦ）、４０５は振れ信号である角速度信号を角度信号に変換するためのデジタルローパスフィルタ（デジタルＬＰＦ）である。４０６は振れ信号からシフトレンズ１０３の振れ補正量を算出する振れ補正量算出部、４０７はＡ／Ｄ変換後の振れ量に対するデジタルオフセットを算出するデジタルオフセット算出部である。４０８はデジタルハイパスフィルタ４０４の中間値を読み取る中間値読取部、４０９はデジタルハイパスフィルタ４０４の中間値を変更する中間値変更部である。ここで、フィルタ構成はデジタルハイパスフィルタ、デジタルローパスフィルタだけではなく、間に位相補償フィルタを入れることも可能である。
【００３９】
次に、例えば角速度センサである振れ検出部１１４からの出力に対して行う防振制御部４０１でのデジタルオフセット補償を含む動作について、図４のフローチャートにしたがって説明する。
【００４０】
ステップＳ１０１にて、防振オンになると（像振れ補正を有効にする指示があると）、ステップＳ１０２へ進む。ステップＳ１０２にて、増幅器４０２で増幅された振れ検出部１１４からのアナログの振れ信号がＡ／Ｄ変換部４０３に入力されると、ここでＡ／Ｄ変換する。そして、デジタルの振れ信号として取得する。次のステップＳ１０３では、デジタル化された振れ信号に対して後述のようにしてデジタルオフセット算出部４０７にて算出されたデジタルオフセットを加算する。なお、デジタルオフセットを加算するのは、デジタル化された振れ信号のオフセット成分を打ち消すためである。デジタルオフセットはオフセット成分と同意義で、角速度信号である振れ信号に含まれるオフセット成分をデジタルＨＰＦへの入力値で除去するように、オフセット成分と逆符号でソフトウェア処理によって加算される値のことをいう。このようにデジタルオフセットを加算することを、デジタルオフセット補償という。続くステップＳ１０４では、デジタルオフセット補償が施された振れ信号からデジタルハイパスフィルタ４０４によりＤＣ成分を除去する。なお、ステップＳ１０１にて防振オンとされた直後のデジタルオフセット値、すなわちデジタルオフセット値の初期値は零（ゼロ）とする。
【００４１】
次のステップＳ１０５では、ＤＣ成分を除去された振れ信号である角速度信号をデジタルローパスフィルタ４０５にて角度信号に変換する。そして、次のステップＳ１０６にて、振れ補正量算出部４０６によりシフトレンズ１０３の駆動目標位置を算出する。
【００４２】
ここで、ＤＣ成分を除去するためのデジタルハイパスフィルタ４０４の入力値に対して、同様にＤＣ成分を除去する効果があるデジタルオフセット補償をさらに施す理由を述べる。なお、このデジタルオフセット補償は、中間値読取部４０８およびデジタルオフセット算出部４０７にてステップＳ１１１以降（詳細は後述）にて行われる。
【００４３】
図９（ｃ）のような再帰型デジタルハイパスフィルタの場合、前段のフィードバック部（図９（ｄ））の出力である中間値Ｚが安定する値はフィルタ入力値のオフセットの大きさとフィルタのカットオフ周波数ｆｃに依存する。厳密にはフィードバック部のゲインａに依存する。起動時などデジタルハイパスフィルタ４０４が初期化状態から演算し始める場合、角速度センサより成る振れ検出部１１４の出力に合わせて中間値は安定するまでに変動し続ける。この間、デジタルハイパスフィルタ４０４の後段部分であるフィードフォワード部（図９（ｅ））では、前回サンプルとの差分を出力するので、安定するまでの間、デジタルハイパスフィルタ４０４からは過剰な出力が送出されることになる。（デジタルハイパスフィルタを構成するためにはゲインｃがマイナスの定数となり、結果として係数積算後の前回サンプルとの差分を出力することになる。図９（ｆ）を参照。）これが次演算の積分演算であるデジタルローパスフィルタ４０５に蓄積され、正しく像振れ補正（防振）を行えない誤検出の状態となる。
【００４４】
像振れ補正の性能を上げようとする場合、デジタルハイパスフィルタ４０４による低周波域の位相周りを小さくするために該デジタルハイパスフィルタ４０４のカットオフ周波数を下げる必要がある。この場合、フィードバック部のゲインａは大きくなり、中間値の安定値も大きくなるため、誤検出の度合いも大きくなる。
【００４５】
また、同様に性能向上または部品数削減のために振れ検出部１１４の出力側にアナログハイパスフィルタを用いない場合、振れ検出部１１４の出力は温度ドリフト等によりオフセットが変動する。この場合もオフセットが大きくなるとデジタルハイパスフィルタ４０４の中間値の安定値は大きくなり、誤検出の度合いも大きくなる。
【００４６】
このように像振れ性能を向上させようとした時に、デジタルハイパスフィルタ４０４のカットオフ周波数を下げる事と振れ検出部１１４の出力に出力オフセットが生じてしまうという事のために、像振れ補正性能が不安定になってしまうというジレンマがあった。
【００４７】
この問題を解決する一つの方法としては、デジタルハイパスフィルタ４０４の入力値のオフセット成分を無くすということが考えられる。以上のことが、ハイパスフィルタ入力前にデジタルオフセット補償を適用する理由である。
【００４８】
図４に戻り、次のステップＳ１０７では、タイマｔのカウント値が更新周期Ｔを経過しているかどうかを判定する。なお、更新周期Ｔとは、デジタルオフセット補償を行う周期であり、例えば１ｍｓｅｃである。判定の結果、経過していないと判定した場合はステップＳ１０８へ進み、防振オフ（像振れ補正が無効）かどうかを判定し、防振オンのままの場合は引き続き像振れ補正を行うためにステップＳ１０２へ戻り、以下同様の動作を繰り返す。また、防振オフであると判定した場合はステップＳ１０９へ進み、シフトレンズ１０３を駆動中心（光軸１００の中心に一致）に固定する中央固定モードとして像振れ防振演算を終了する。したがって、防振オフとなった場合には、デジタルオフセットの演算および変更は行わない。
【００４９】
上記ステップＳ１０７にてタイマｔのカウント値が更新周期Ｔを経過していると判定した場合はステップＳ１１０へ進み、第２スイッチ（ＳＷ２）がオン、つまり露光中かどうかを判定し、露光中であると判定した場合はステップＳ１０８へ戻る。この時、デジタルオフセットは前回の値を保持したままで、デジタルハイパスフィルタ４０４の中間値Ｚの変更も行わない。つまり、露光時には、デジタルオフセットの変更を停止することになる。
【００５０】
また、上記ステップ１１０にて第２スイッチがオンでなかった、つまり露光中以外であると判定した場合は、ステップＳ１１１以降のデジタルオフセット補償のルーチンに入る。
【００５１】
デジタルオフセット補償のルーチンに入ると、まず、ステップＳ１１１にて、タイマｔ＝０に初期化し、次のステップＳ１１２にて、中間値読取部４０８によりデジタルハイパスフィルタ４０４の中間値Ｚを取得する。続くステップＳ１１３では、中間値よりデジタルオフセット算出部４０７において現在のデジタルオフセットに対しての変更量を算出する。ここでは、中間値がゼロになるようにデジタルオフセットを算出する。ここで、デジタルオフセットの変更量の具体的な算出の仕方について、図５を用いて説明する。
【００５２】
ステップＳ１１３でデジタルオフセット変更量算出が開始されると、まずステップＳ２０３にて、ステップＳ１１２にて取得されたデジタルハイパスフィルタ４０４の中間値が０より大きいか否かを判定する。その結果、大きいと判定した場合はステップＳ２０４へ進み、デジタルオフセットをΔｏｆｆｓｅｔだけ減らす。一方、中間値が０より大きくないと判定した場合はステップＳ２０３からステップＳ２０６へ進み、ここでは中間値が０より小さいか否かを判定する。その結果、中間値が０より小さいと判定した場合はステップＳ２０７へ進み、デジタルオフセットをΔｏｆｆｓｅｔだけ増やす。また、中間値が０より小さくない、つまり中間値が０であると判定した場合はステップＳ２０９へ進み、デジタルオフセットおよび中間値は変更せずに保持したままにする。
【００５３】
ここでΔｏｆｆｓｅｔの値は、更新周期Ｔとの関係で定められる定数である。Δｏｆｆｓｅｔの値を大きな値とする、もしくは更新周期Ｔを短くすると、オフセットの解消までに必要な時間は短くなる（追従性が向上する）。一方で、振れ検出部１１４で検出される振れ成分も打ち消す方向に働くので、抑振効果が小さくなる。したがって、追従性と抑振効果の兼ね合いで、更新周期Ｔに合わせてΔｏｆｆｓｅｔの値は決定される。
【００５４】
図４に戻り、ステップＳ１１４では、デジタルオフセットを変更したか否かを判定し、変更していないと判定した場合は、デジタルオフセットは前回の値を保持したままステップＳ１０８へ戻る。この時は、中間値変更部４０９によるデジタルハイパスフィルタ４０４の中間値Ｚの変更も行わない。
【００５５】
一方、デジタルオフセットを変更したと判定した場合はステップＳ１１４からステップＳ１１５へ進む。そして、ステップＳ１１５にて、デジタルハイパスフィルタ４０４の中間値Ｚの変更量を算出し、変更を行う。
【００５６】
ここで、中間値Ｚの変更量は、
ΔＺ＝Δｏｆｆｓｅｔ／（１−ａ）                          …………（１）
の（１）式で表される。そして、図５のステップＳ２０４でデジタルオフセットをΔｏｆｆｓｅｔだけ減らした場合には、中間値もΔＺ減らすように変更量が定められ（算出され）、ステップＳ２０７でΔｏｆｆｓｅｔだけ増やした場合には、中間値もΔＺ増やすように変更量が定められる。
【００５７】
つまり、フィードバック制御によりデジタルハイパスフィルタ４０４の入力値のオフセット成分を無くすためにデジタルオフセットを変更すると、デジタルハイパスフィルタ４０４の出力に不連続が生じてしまう。そこで、デジタルハイパスフィルタ４０４の出力に不連続が生じないように、デジタルハイパスフィルタ４０４の中間値の変更量を中間値変更部４０９により算出し、中間値の変更を行うようにしている。このように、デジタルオフセットの変更（ステップＳ１１３）および中間値の変更（ステップＳ１１５）は像振れ補正制御の同一サンプリング内で行うことになる。
【００５８】
ここで、デジタルオフセットの算出の考え方を述べる。Ａ／Ｄ変換された振れ信号（角速度信号）の振れ信号に対してデジタルオフセットを加算した場合、デジタルハイパスフィルタ入力は
デジタルＨＰＦ入力＝Ａ／Ｄ変換された振れ信号＋デジタルオフセット  …（２）
の（２）式で表せる。デジタルオフセット処理では、Ａ／Ｄ変換された振れ信号にオフセット成分がある場合にそのオフセット成分を打ち消すような値（デジタルオフセット）が設定される。デジタルオフセットは振れ検出部１１４が振れを検出しない静止状態において、（２）式の右辺が零（ゼロ）となるのが望ましい。
【００５９】
つまり、Ａ／Ｄ変換された振れ信号は、静止状態においても温度などによって変化するＤＣ成分を有しており、これに手振れの信号が重畳されている。そしてこのＤＣ成分を除去すべく、デジタルオフセットでキャンセルしようとするものである。例えば、Ａ／Ｄ変換された振れ信号のうちＤＣ成分が「＋１０」であれば、デジタルオフセットが「−１０」になるように、中間値Ｚを参照しながら周期Ｔに従って徐々に更新されていく。
【００６０】
ここで、同一制御サンプリングにおいてデジタルオフセットおよび中間値を変更する理由を以下に述べる。
【００６１】
デジタルオフセットを変更するとデジタルハイパスフィルタ４０４の入力値が変わるので、再帰型デジタルフィルタのフィードバック部の中間値が安定する値が変化する。この変化した安定値まで中間値が現在の値から推移している間、デジタルハイパスフィルタ４０４はフィードフォワード部で前回サンプリングとの差分を出力する。これは意図しない出力であり、誤検出となる。この誤検出は、同一サンプリング内においてデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔにより中間値の安定値が変化する分、所定値Δを中間値に対して調整することにより回避できるからである。別言すれば、Δｏｆｆｓｅｔを変化させた際、中間値を所定値ΔＺだけ変化させるのは、Δｏｆｆｓｅｔの変化で中間値の安定値が変化し、デジタルハイパスフィルタ４０４の出力が不連続になる。この不連続になるのを防ぐために、前記安定値の変化分を所定値ΔＺとして変化させるためである。
【００６２】
また、上記デジタルオフセット処理において、デジタルハイパスフィルタ４０４の代わりに、図９（ｄ）のフィードバック部のみを用いて演算処理を行うようにしてもよい。なお、このフィードバック部とは、デジタルハイパスフィルタがフィードバック部のみで構成され、フィードフォワード部がないものをいう。
【００６３】
上記実施例１によれば、角速度センサ等の振れ検出部１１４の温度変化等でその出力（振れ出力）のオフセット成分の大きさが変動したとしても、以下のような効果を有する。つまり、振れ出力電圧と基準電圧との差分を増幅する増幅部４０２の基準電圧を変更するようなハードウェア構成無しに、振れ補正量演算のオフセット成分を除去することができる。
【００６４】
また、デジタルハイパスフィルタ４０４の中間値を零（ゼロ）にするようにフィードバック制御しながらデジタルオフセットを決定していくので、容易にオフセット成分を除去する事ができる。またそれにより、中間値が安定するまでに生じる誤出力が無くなり、起動時等の動作が安定する。
【００６５】
さらに、デジタルオフセットを変更する際に、中間値を調整することによって、デジタルハイパスフィルタ４０４の出力後の振れ信号に不連続を生じることなくオフセット成分を除去することができる。
【実施例２】
【００６６】
図６は本発明の実施例２に係わる防振制御部の回路構成を示すブロック図である。撮像装置のその他の構成は、実施例１にて説明した図１および図２と同様であるので、その説明は省略する。
【００６７】
図６において、７０１は防振制御部、７０２は振れ検出部１１４からの振れ信号を増幅する増幅器、７０３は増幅された振れ信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器である。７０４はＤＣ成分をカットするカットオフ周波数変更可能なデジタルハイパスフィルタ（デジタルＨＰＦ）、７０５は振れ信号である角速度信号を角度信号に変換するためのデジタルローパスフィルタ（デジタルＬＰＦ）である。７０６は振れ信号からシフトレンズ１０３の振れ補正量を算出する振れ補正量算出部、７０７はＡ／Ｄ変換後の振れ量に対するデジタルオフセットを算出するデジタルオフセット算出部である。７０８はデジタルハイパスフィルタ７０４の中間値を読み取る中間値読取部、７０９はデジタルハイパスフィルタ４０４の中間値を変更する中間値変更部である。
【００６８】
７１０はデジタルハイパスフィルタ７０４のカットオフ周波数読取部である。像振れ補正制御において、デジタルハイパスフィルタ７０４のカットオフ周波数を変えてパンニング制御などを行う場合、制御状態によりデジタルハイパスフィルタ７０４のカットオフ周波数は異なる。再帰型１次デジタルハイパスフィルタの場合、カットオフ周波数を変更するには、図９（ｃ）に示す定数ａ、ｂ、ｃを変更する。例えば、ΔＺを求める際に必要な定数ａについては、カットオフ周波数を０．１Ｈｚから０．２Ｈｚに変更する場合、その値は６５５３０から６５５２５に変更するのが好適である。つまり、所望の特性のハイパスフィルタに変更する場合には、定数ａが変更され、これに応じてΔＺも影響を受けることになる。
【００６９】
そこで、本実施例においては、デジタルオフセット算出部７０７によってデジタルオフセットの変更量が決定された場合、カットオフ周波数読取部７１０のカットオフ周波数情報をも用いて中間値変更部７０９が中間値変更量も決定するようにしている。
【００７０】
次に、例えば角速度センサである振れ検出部１１４からの出力に対して行う防振制御部７０１でのデジタルオフセット補償を含む動作について、図７のフローチャートにしたがって説明する。なお、図７のステップＳ３０１からステップＳ３１４までは、図４のフローチャートにおけるステップＳ１０１からステップＳ１１４までと同様であるので、その説明は省略する。
【００７１】
ステップＳ３１４にてデジタルオフセットを変更した場合にはステップＳ３１５へ進み、デジタルハイパスフィルタ７０４のカットオフ周波数（具体的にはその時のゲインである定数ａ）を取得する。そして、次のステップＳ３１６にて、変更されたデジタルオフセットと、読み取ったカットオフ周波数を用いてデジタルハイパスフィルタ７０４の中間値Ｚの変更量を算出する。ここで、中間値Ｚの変更量は、
ΔＺ＝Δｏｆｆｓｅｔ／（１−ａ）                           ……………（３）
で表せる。
【００７２】
本実施例２に係わるデジタルオフセット処理は、図５と同様であるので、その説明は省略する。
【００７３】
上記実施例２によれば、角速度センサ等の振れ検出部１１４の温度変化等でその出力（振れ出力）のオフセット成分の大きさが変動したとしても、以下のような効果を有する。つまり、上記実施例１と同様、振れ出力電圧と基準電圧との差分を増幅する増幅部４０２の基準電圧を変更するようなハードウェア構成無しに、振れ補正量演算のオフセット成分を除去することができる。
【００７４】
また、デジタルハイパスフィルタ７０４の中間値を零（ゼロ）にするようにフィードバック制御しながらデジタルオフセットを決定していくので、容易にオフセット成分を除去する事ができる。またそれにより、中間値が安定するまでに生じる誤出力が無くなり、起動時等の動作が安定する。
【００７５】
また、デジタルオフセットを変更する際に、中間値を調整することによって、デジタルハイパスフィルタ７０４の出力後の振れ信号に不連続を生じることなくオフセット成分を除去することができる。
【００７６】
さらに、デジタルハイパスフィルタ７０４のカットオフ周波数に合わせてデジタルオフセットを変更する時の中間値の変更量を調整するようにしているので、より確実にオフセット成分を除去することができる。
【実施例３】
【００７７】
次に、本発明の実施例３について詳細を述べる。本実施例に係わる防振制御部の回路構成は図６と同様であり、撮像装置のその他の構成は、上記実施例１にて説明した図１および図２と同様であるので、それらの説明は省略する。以下、上記実施例２の防振動作のフローである図７を用いて、本実施例３について説明する。
【００７８】
図７のデジタルオフセット処理においてデジタルハイパスフィルタ４０４の中間値を元にデジタルオフセットの増減を決定していたが（Ｓ３１３）、図８（ａ）のように中間値の大きさによってデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔの大きさを決定する。
【００７９】
ここで、角速度センサが振れ成分を出力していない時に中間値が大きいということは、Ａ／Ｄ変換された振れ信号にオフセット成分が多くあることを意味している。そのため、デジタルオフセット処理によってそのオフセット成分を早く打ち消すために、変更量Δｏｆｆｓｅｔを大きくして最適なデジタルオフセット値への収束を早める。ただし、中間値は角速度センサが振れてデジタルハイパスフィルタ４０４の入力値が変動した場合にも大きくなる。よって、デジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔを大きくした場合には振れ成分による中間値の変動にも追従してしまうことになり、防振効果を弱めてしまうことになる。
【００８０】
以上の事から、デジタルオフセットの収束性と防振効果の両方を考慮しながら、図８（ａ）に示されるように、中間値の大きさに合わせてデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔを決定する。
【００８１】
同様に、図８（ｂ）に、中間値の大きさとデジタルオフセットの更新周期Ｔとの関係を示す。
【００８２】
なお、デジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔと更新周期Ｔは物理的には全く異なるパラメータである。デジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔはその名の通りデジタルオフセットを変更する時の変更量を表し、更新周期Ｔはデジタルオフセットの値を更新する(変更する)時の周期時間を表す。中間値を０付近に収束させる時に、更新周期Ｔを一定にしてデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔを大きくすると早く収束する。また、Δｏｆｆｓｅｔを一定にした時に更新周期Ｔを小さくするということは早く中間値を収束させることになる（Δｏｆｆｓｅｔを更新するということは中間値操作も同時に行うということなので中間値が早く収束する）。
【００８３】
以上の効果から物理的に意味の異なるパラメータであるが、中間値を早く収束させるという意味では同じ効果がある。例えば図４のステップＳ１１２でフィルタ中間値を取得した後にその値から更新周期Ｔを決定した後、ステップＳ１０７の更新周期Ｔの値を変更するという流れになる。そこからタイマｔをカウントした時に比較される更新周期Ｔは変更された値が用いられることになる。
【００８４】
中間値が大きい場合には、更新周期Ｔを小さくしてデジタルオフセットの収束を早める。ここで、更新周期Ｔを早くすると振れ信号に対する追従性も大きくなるので、防振効果を弱めてしまうことになる。よって、デジタルオフセットの収束性と防振効果の両方を考慮しながら図８（ｂ）に示されるように中間値の大きさに合わせてデジタルオフセットの更新周期Ｔを決定する。
【００８５】
図８（ａ），（ｂ）では、デジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔとこの変更量Δｏｆｆｓｅｔに対応する更新周期Ｔについてそれぞれ述べたが、これらを組み合わせても良い。
【００８６】
また、上記実施例２でデジタルハイパスフィルタ７０４のカットオフ周波数が変わった時に中間値Ｚの変更量が変わることを述べた。しかし、本実施例３における中間値の大きさに対してデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔと更新周期Ｔを変える場合にも、同様の理由でカットオフ周波数によって中間値の閾値は変動する。
【００８７】
さらに、当該撮影装置の状態によってもデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔまたは更新周期Ｔを決定しても良い。
【００８８】
例えば起動時に起動後の所定時間ｔ（例えばｔ＝１秒など）はデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔを大きくして収束性を高める。その後、デジタルオフセットが収束し安定した後は、変更量Δｏｆｆｓｅｔを小さくして防振性能を向上させる。
また、動画撮影の時にはデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔを静止画よりも大きくしておき、収束性を優先しておくとしても良い。これにより、防振性能が若干劣ってしまうが、動画モードは静止画モードよりも防振性能は求められておらず、それよりもオフセット成分による影響をより排除することでより安定した防振処理を行う事を優先することとなる。このように、撮影モードによってデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔを変えても良い。
【００８９】
これらはデジタルオフセットの更新周期Ｔでも同様な効果を得ることができる。
【００９０】
また、これらの手法と先程述べた中間値によってデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔまたは更新周期Ｔを決定することを組み合わせても良い。
【００９１】
上記実施例３によれば、中間値の値によりデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔまたは更新周期Ｔを変更することにより、以下のような最適なデジタルオフセット処理を行う事ができる。
【００９２】
つまり、温度ドリフトなどによりＡ／Ｄ変換された振れ信号にオフセット成分が大きく生じているとする。この場合、デジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔを大きくすることによって（更新周期Ｔを小さくすることによって）最適なデジタルオフセット補償量までの追従性を早め、より短い時間で安定させることができる。そして、デジタルオフセット処理がある程度安定したら変更量Δｏｆｆｓｅｔを小さくすることによって（更新周期Ｔを大きくすることによって）、防振性能をさほど劣化させることなくデジタルオフセット処理を行い続ける事ができる。
【００９３】
さらに、中間値を参照しているデジタルハイパスフィルタにおいて防振制御の状態によってカットオフ周波数を変更させるパン制御を行っているとする。この場合、この中間値の値によりデジタルオフセットの変更量Δｏｆｆｓｅｔと更新周期Ｔを変更するデジタルオフセット処理を行う事により、デジタルハイパスフィルタのパン制御の代わりとして用いる事もできる。
【００９４】
上記実施例１、実施例２および実施例３では、１次再帰型デジタルハイパスフィルタを用いて本発明を説明した。しかし、本発明は、１次再帰型デジタルハイパスフィルタに限られるものではなく、非再帰型デジタルハイパスフィルタに適用することも可能である。図９を用いて説明したように、非再帰型デジタルハイパスフィルタにおいては、遅延素子Ｚ−１の出力が中間値となる。そのため、ｍをフィルタの次数とすると、中間値全ての総和である以下の式（４）を参照して、これが０より大きければデジタルオフセットを所定量減じ、０より小さければ所定量加算するようにすれば、同様に適用できる。
0005183518.tif 000002
【００９５】
ここで、非再帰型デジタルハイパスフィルタにおける中間値Ｘ[ｎ−ｍ]の変更量は、デジタルオフセットの加算量Δｏｆｆｓｅｔとなる。すなわち、それぞれの次数における算出された中間値にΔｏｆｆｓｅｔを加算すればよい。
【００９６】
また、デジタルハイパスフィルタの次数は１次に限られるものではない。遅延素子Ｚ−１が増えるに従って次数は増え中間値も増えるが、一律にそれら複数の中間値を変更量に従って変更すれば、上記実施例と同様の効果を得ることができる。
【００９７】
（発明と実施例の対応）
振れ検出部１１４が、本発明の、振れを検出する振れ検出手段に、Ａ／Ｄ変換部４０３，７０３が、本発明の、アナログ信号である前記振れ検出手段の出力をデジタル信号である振れ出力に変換する変換手段に、それぞれ相当する。また、デジタルハイパスフィルタ４０４，７０４が、本発明の、振れ出力に対して所定周波数を通過させる、遅延素子を有する演算処理を行うデジタルハイパスフィルタ手段に相当する。
【００９８】
また、シフトレンズ１０３が本発明の補正手段に相当する。また、デジタルオフセット算出部４０７，７０７、中間値読取部４０８，７０８、中間値変更部４０９，７０９が本発明のデジタルオフセット手段に相当する。このデジタルオフセット手段は、デジタルハイパスフィルタ手段の制御サンプリング毎における演算結果として保持されている中間値と、前記振れ出力に加算するデジタルオフセットを変更する。そして、振れ出力に含まれるＤＣ成分を除去するためのフィードバック制御をする。なお、デジタルハイパスフィルタ手段の中間値の変更は、デジタルオフセットの変更と同一制御サンプリング内で行われる。
【符号の説明】
【００９９】
１０３  シフトレンズ
１０４  シフトレンズ駆動制御部
１０９  撮像部
１１４  振れ検出部
１１８  記憶部
３０１  ＰＩＤ部
３０２  ドライブ部
３０３  位置検出部
４０１  防振制御部
４０２  増幅器
４０３  Ａ／Ｄ変換器
４０４  デジタルハイパスフィルタ
４０５  デジタルローパスフィルタ
４０６  振れ補正量算出部
４０７  デジタルオフセット算出部
４０８  中間値読取部
４０９  中間値変更部
７１０  防振制御部
７０２  増幅器
７０３  Ａ／Ｄ変換器
７０４  デジタルハイパスフィルタ
７０５  デジタルローパスフィルタ
７０６  振れ補正量算出部
７０７  デジタルオフセット算出部
７０８  中間値読取部
７０９  中間値変更部
７１０  カットオフ周波数読取部
【図１】
0005183518.tif 000003
【図２】
0005183518.tif 000004
【図３】
0005183518.tif 000005
【図４】
0005183518.tif 000006
【図５】
0005183518.tif 000007
【図６】
0005183518.tif 000008
【図７】
0005183518.tif 000009
【図８】
0005183518.tif 000010
【図９】
0005183518.tif 000011